JP7019056B2 - 駆動制御装置および駆動制御方法、当該駆動制御装置を搭載する鉄道車両 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、小型でかつ性能を満足するエンジン発電機ユニットを実現するために、発電機に流れる交流電流の高調波成分の含有率を減少させ、延いては最小にするコンバータのスイッチング動作モードを提供することである。
図1は、本発明に係る駆動システムの一例として、鉄道車両用駆動システムの全体構成を示す図である。
エンジン発電機ユニット6、該ユニット6からの発電電力が供給される電源用電力変換回路2(先の電源用電力変換回路21および22に相当)、平滑コンデンサ3、主電動機駆動用インバータ4および該インバータ4により駆動される主電動機5によって、エンジンによる駆動システムを構成する。
駆動制御装置7は、エンジン発電機ユニット6を制御するためのエンジン発電機ユニット制御部から送信されるエンジン発電機の回転速度(FENG)を入力信号とし、コンバータ(電源用電力変換回路2)内に搭載されているスイッチング素子の動作信号となるPWMパルス信号を出力信号とするPWMコンバータ制御部を備える。
0[Hz]≦FENG<X[Hz] : スイッチング動作モードA
X[Hz]≦FENG<Y[Hz] : スイッチング動作モードB
Y[Hz]≦FENG≦Z[Hz] : スイッチング動作モードC
以上のスイッチング動作モードによるPWMコンバータ制御により、図4に示すように、エンジン発電機の全速度域において高調波電流が少ない状態による運転が可能となる。
例えば、発電機が低速度域の動作点で回転しているとき(アイドリング状態)は、スイッチング動作モードとして非同期PWM制御で動作させる。すなわち、上述した例では、スイッチング動作モードAが非同期PWM制御に対応することになる。
一方、発電機が高速度域の動作点で回転しているときは、スイッチング動作モードとして同期PWM制御で動作させる。すなわち、上述した例では、スイッチング動作モードBおよびCが同期PWM制御に対応することになる(スイッチング動作モードBとCとでは、パルス数が異なってくる)。
I1:元の信号成分の実効電流
I2、I3、・・・、In:元の信号成分の整数倍周波数の高調波成分の実効電流
判断1において、発電機の回転速度FENG[Hz]が、0[Hz]≦FENG<X[Hz]の条件を満足する場合(Y)、処理1に移行して、PWMコンバータ制御におけるスイッチング動作モードAを選択する。その後、処理2に移行して、スイッチング動作モードAのスイッチング動作をするためのPWMパルス信号を出力する。
前記条件を満たさない場合(N)、判断2に移行する。
前記条件を満たさない場合(N)、判断3に移行する。
前記条件を満たさない場合(N)、処理7に移行して、PWMパルス信号を出力しない。
図2で説明した実施例1は、主電動機5を駆動する主電動機駆動用インバータ4を有する鉄道車両用駆動システムであるのに対して、実施例2は、車内の空調や照明などの車内サービス用負荷10に電力を供給するサービス電源用インバータ9を有する鉄道車両用駆動システムである。当該駆動システムに対して、本発明を適用することで、先に示した実施例1と同様な効果が得られる。
実施例3は、編成内に搭載されている機器の状態を統括している編成制御装置8が、各車両の駆動制御装置7にスイッチング動作モードを命令する構成である。編成制御装置8は、各車両内に搭載されているエンジン発電機ユニット6を制御するためのエンジン発電機ユニット制御部からそれぞれ送信される発電機の回転速度を入力信号とし、各車両の駆動制御装置7へのスイッチング動作モード信号を出力信号とする。スイッチング動作モード信号を入力とする各車両の駆動制御装置7は、図3と同様に、PWMコンバータ制御部からコンバータ(電源用電力変換回路2)に対してPWMパルス信号を出力する。
4…電動機駆動用電力変換回路(主電動機駆動用インバータ回路)、
5…主電動機、6…エンジン発電ユニット、7…駆動制御装置、8…編成制御装置、
9…サービス電源用インバータ、10…車内サービス用負荷、11…主変圧器、
12,13…接触器、2,21,22…電源用電力変換回路、
221,222…電源用電力変換回路22を構成する変換回路の一相分
Claims (8)
- エンジンで駆動される発電機が生成する交流電力を直流電力に変換する電力変換回路と、
前記電力変換回路のスイッチング動作をスイッチング動作モードに基づいて制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記発電機の回転速度に応じて前記スイッチング動作モードを変更して、前記発電機の全速度範囲にわたって前記発電機に流れる交流電流の高調波成分の含有率を最小にする
ことを特徴とする駆動制御装置。 - エンジンで駆動される発電機が生成する交流電力を直流電力に変換する電力変換回路と、
前記電力変換回路のスイッチング動作をスイッチング動作モードに基づいて制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、PWM制御方式で前記スイッチング動作を制御し、前記スイッチング動作モードとして、前記発電機が低速度域では非同期PWM制御を採用し、前記発電機が高速度域では同期PWM制御を採用する
ことを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項1または2に記載の駆動制御装置であって、
前記制御部は、前記発電機の回転速度に替えて前記電力変換回路のスイッチング動作に伴う変調率を使用する
ことを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項1または2に記載の駆動制御装置であって、
前記制御部は、前記発電機の回転速度に替えて前記電力変換回路の動作周波数を使用する
ことを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項1~4のいずれか1項に記載の駆動制御装置と、前記エンジンと、当該エンジンで駆動される発電機と、前記電力変換回路が変換した直流電力を電源として交流負荷を駆動する第2の電力変換回路と
を搭載する鉄道車両。 - エンジンで駆動される発電機が生成する交流電力を直流電力に変換する電力変換回路のスイッチング動作をスイッチング動作モードに基づいて制御する駆動制御方法であって、
前記発電機の回転速度を検出する第1のステップと、
検出した前記回転速度に応じて前記スイッチング動作モードを変更して、前記発電機の全速度範囲にわたって前記発電機に流れる交流電流の高調波成分の含有率を最小にする第2のステップと、
変更した前記スイッチング動作モードに基づいて前記電力変換回路に駆動パルス信号を出力する第3のステップと
を有する駆動制御方法。 - エンジンで駆動される発電機が生成する交流電力を直流電力に変換する電力変換回路のスイッチング動作をスイッチング動作モードに基づいて制御する駆動制御方法であって、
前記発電機の回転速度を検出する第1のステップと、
検出した前記回転速度に応じて前記スイッチング動作モードを変更して、前記発電機が低速度域では非同期PWM制御により、前記発電機が高速度域では同期PWM制御により、前記スイッチング動作を行う第2のステップと、
変更した前記スイッチング動作モードに基づいて前記電力変換回路に駆動パルス信号を出力する第3のステップと
を有する駆動制御方法。 - 請求項6または7に記載の駆動制御方法であって、
前記第1のステップは、前記発電機の回転速度に替えて、前記電力変換回路のスイッチング動作に伴う変調率または前記電力変換回路の動作周波数を検出し、
前記第2のステップは、検出した前記回転速度に替えて、検出した前記変調率または検出した前記動作周波数に応じて前記スイッチング動作モードを変更する
ことを特徴とする駆動制御方法。
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